Lödkolv
En lödkolv är ett handverktyg som används vid lödning . Den tillför värme till smältlod så att den kan rinna in i fogen mellan två arbetsstycken.
En lödkolv består av en uppvärmd metallspets (biten) och ett isolerat handtag. Uppvärmning åstadkoms ofta elektriskt, genom att en elektrisk ström (tillförs genom en elektrisk sladd eller batterikablar) passerar genom ett resistivt värmeelement . Sladdlösa strykjärn kan värmas upp genom förbränning av gas som lagras i en liten tank, ofta med en katalytisk värmare snarare än en låga. Enkla strykjärn, mindre vanligt i dag än tidigare, var helt enkelt en stor kopparbit på ett handtag, uppvärmd i en låga.
Löd smälter vid cirka 185 °C (365 °F). Lödkolvar är utformade för att nå ett temperaturområde på 200 till 480 °C (392 till 896 °F).
Lödkolvar används oftast för installation, reparationer och begränsat produktionsarbete inom elektronikmontering . Högvolymproduktionslinjer använder andra lödningsmetoder. Stora strykjärn kan användas för lödning av fogar i plåtföremål. Mindre vanliga användningsområden inkluderar pyrografi (bränna mönster till trä) och plastsvetsning (som ett alternativ till ultraljudssvetsning ).
Historia
Före utvecklingen av elektriska lödkolvar bestod den typiska lödkolven av ett kopparblock , med en lämpligt formad spets, uppburen på en järnstång och hållen i ett trähandtag. Omedelbart före användning värmdes strykjärnet över eld eller i en kolbrännare, och det måste värmas upp igen när det blev för kallt för användning. Lödkolvar användes främst av plåtslagare och kopparsmeder för att arbeta med tunn plåt .
Ett stort kopparblock krävdes för att ha tillräcklig termisk kapacitet för att ge användbar värme efter att ha tagits bort från elden, och koppar är dyrt. Detta ledde till utvecklingen av lödkolvar som hade en liten kopparspets fäst vid ett billigt gjutjärnsblock . Vissa strykjärn hade till och med avtagbara och utbytbara kopparspetsar.
Den första elektriska lödkolven hade en mycket lätt platinaspets som värmdes upp av elektrisk ström som flödade genom själva spetsen. År 1889 utvecklades elektriska lödkolvar med en motståndstråd lindad runt den bakre änden av kopparhuvudet och innesluten i ett skyddande skal. Alternativt värmeelementet vara inneslutet i ett relativt lätt ihåligt kopparhuvud.
1894 började American Electrical Heater Company tillverka elektriska lödkolvar i stor skala i Detroit. De började producera dem kort efter att American Beauty [ förtydligande behövs ] släppte sin linje av lödkolvar.
År 1905 publicerade Scientific American Magazine en handledning om att göra en lödkolv som tydligt förklarar hur tidiga järn tillverkades.
1921 utvecklade ett tyskt företag grundat av Ernst Sachs en elektrisk lödkolv som liknar American Electrical Heater Company-järn.
Typer
Enkelt järn
används ett lågeffektsjärn med en effekt på mellan 15 och 35 watt . Högre klassificeringar är tillgängliga, men kör inte vid högre temperatur; istället finns mer värme tillgänglig för att göra lödda anslutningar till saker med stor termisk kapacitet , till exempel ett metallchassi. Vissa strykjärn är temperaturkontrollerade, körs vid en fast temperatur på samma sätt som en lödstation, med högre effekt tillgänglig för fogar med stor värmekapacitet. Enkla strykjärn körs vid en okontrollerad temperatur som bestäms av termisk jämvikt ; när man värmer något stort sjunker temperaturen.
En variant är Scope-lödkolven , vanlig i Australien, som arbetar från en lågspänningskälla som transformator eller batteri, och värms upp på några sekunder när användaren trycker på tumskyddet, som sedan fungerar som en värmeregulator.
Sladdlöst strykjärn
Små strykjärn som värms upp av ett batteri, eller genom förbränning av en gas som butan i en liten fristående tank, kan användas när elektricitet inte är tillgänglig eller sladdlös drift krävs. Driftstemperaturen för dessa strykjärn regleras inte direkt ; gasjärn kan ändra effekt genom att justera gasflödet. Gasdrivna strykjärn kan ha utbytbara spetsar inklusive lödspetsar i olika storlekar, hetkniv för att skära plast, miniatyrblåslampa med het låga och liten varmluftsfläkt för sådana applikationer som krympande krympslang .
Temperaturstyrd lödkolv
Enkla lödkolvar når en temperatur som bestäms av termisk jämvikt, beroende på strömtillförsel och kylning av omgivningen och de material den kommer i kontakt med. Järntemperaturen kommer att sjunka när den kommer i kontakt med en stor metallmassa såsom ett chassi; ett litet strykjärn kommer att förlora för mycket temperatur för att löda en stor anslutning. Mer avancerade strykjärn för användning inom elektronik har en mekanism med temperatursensor och metod för temperaturkontroll för att hålla spetstemperaturen stabil; mer ström är tillgänglig om en anslutning är stor. Temperaturkontrollerade strykjärn kan vara fristående, eller kan bestå av ett huvud med värmeelement och spets, styrt av en bas som kallas en lödstation, med kontrollkretsar och temperaturjustering och ibland display.
En mängd olika sätt används för att kontrollera temperaturen. Den enklaste av dessa är en variabel effektkontroll, ungefär som en ljusdimmer , som ändrar jämviktstemperaturen på strykjärnet utan att automatiskt mäta eller reglera temperaturen. En annan typ av system använder en termostat , ofta inuti strykjärnets spets, som automatiskt slår på och av strömmen till elementet. En termisk sensor såsom ett termoelement kan användas tillsammans med kretsar för att övervaka spetsens temperatur och justera den effekt som levereras till värmeelementet för att bibehålla en önskad temperatur. I vissa modeller är den fasta programvaran för styrkretsen fri programvara som kan modifieras av slutanvändaren.
Ett annat tillvägagångssätt är att använda magnetiserade lödspetsar som förlorar sina magnetiska egenskaper vid en specifik temperatur, Curie-punkten . Så länge spetsen är magnetisk stänger den en strömbrytare för att förse värmeelementet med ström. När den överstiger designtemperaturen öppnar den kontakterna och kyler tills temperaturen sjunker tillräckligt för att återställa magnetiseringen. Mer komplexa Curie-punktsjärn cirkulerar en högfrekvent växelström genom spetsen, med hjälp av magnetisk fysik för att rikta uppvärmning endast där ytan på spetsen faller under Curie-punkten.
Lödstation
En lödstation har en temperaturkontroll och består av en elektrisk strömförsörjning, styrkrets med möjlighet för användarjustering av temperatur och display, och en lödkolv eller lödhuvud med en spetstemperatursensor. Stationen kommer normalt att ha ett stativ för det varma strykjärnet när det inte används, och en våt svamp för rengöring. Det används oftast för lödning av elektroniska komponenter. Andra funktioner kan kombineras; till exempel kan en omarbetningsstation , huvudsakligen för ytmonterade komponenter, ha en varmluftspistol , vakuumupptagningsverktyg och ett lödhuvud; en avlödningsstation kommer att ha ett avlödningshuvud med vakuumpump för avlödning av genomgående hålkomponenter och ett lödkolvshuvud.
Lödpincett
För lödning och avlödning av små ytmonterade komponenter med två terminaler, såsom vissa länkar, motstånd, kondensatorer och dioder, kan lödpincett användas; de kan vara antingen fristående eller styrda från en lödstation. Pincetten har två uppvärmda spetsar monterade på armar vars separation kan varieras manuellt genom att trycka försiktigt mot fjäderkraften, som en enkel pincett ; spetsarna appliceras på de två ändarna av komponenten. Huvudsyftet med lödpincetten är att smälta lod på rätt plats; komponenter flyttas vanligtvis med en enkel pincett eller vakuumupptagning.
Varm kniv
En varm kniv är en form av lödkolv utrustad med ett dubbeleggat blad som är placerat på ett värmeelement. Dessa verktyg kan nå temperaturer på upp till 1 000 grader Fahrenheit (538 grader Celsius) vilket möjliggör skärningar av tyg och skummaterial utan att behöva oroa sig för fransning eller pärlor. Heta knivar kan användas i bil-, marin- och mattor, såväl som andra industriella och personliga användningar.
Står
Ett lödkolvstativ håller strykjärnet borta från brandfarliga material, och ofta medföljer även en cellulosasvamp och flusskruka för rengöring av spetsen. Vissa lödkolvar för kontinuerlig och professionell användning kommer som en del av en lödstation, vilket gör att den exakta temperaturen på spetsen kan justeras, hållas konstant och ibland visas.
Tips
De flesta lödkolvar för elektronik har utbytbara spetsar, även kända som bits , som varierar i storlek och form för olika typer av arbete. Vanliga spetsformer inkluderar: fas , mejsel och konisk . Ett exempel på en mer specialiserad spets är sked eller måsvinge, som har konkavitet. Se bilden för renderingar av några olika spetsformer och några av namnen som de fått.
Pyramidspetsar med triangulär platt yta och mejselspetsar med bred platt yta är användbara för lödning av plåt . Fina koniska eller avsmalnande mejselspetsar används vanligtvis för elektronikarbete. Spetsar kan vara raka eller ha en böjning. Konkava eller uppsugande spetsar med en mejselyta med en konkav brunn i den platta ytan för att hålla en liten mängd lod finns tillgängliga. Val av spets beror på typen av arbete och tillgången till fogen; lödning av 0,5 mm ytmonterade IC:er, till exempel, skiljer sig ganska mycket från att löda en genomgående anslutning till ett stort område. En konkav spetsbrunn sägs hjälpa till att förhindra överbryggning av tätt placerade ledningar; olika former rekommenderas för att korrigera överbryggning som har uppstått. På grund av patentrestriktioner erbjuder inte alla tillverkare konkava spetsar överallt; i synnerhet finns det restriktioner i USA.
Äldre och mycket billiga strykjärn använder vanligtvis en bar kopparspets, som är formad med en fil eller sandpapper. [ citat behövs ] Detta löses gradvis in i lodet, och drabbas av gropbildning och erosion av formen. [ citat behövs ] Kopparspetsar filas ibland när de är slitna. Järnpläterade kopparspetsar har blivit allt populärare sedan 1980-talet . [ citat behövs ] Eftersom järn inte lätt löses upp av smält lod, är den pläterade spetsen mer hållbar än en bar koppar, även om den så småningom kommer att slitas ut och behöver bytas ut. [ citat behövs ] Detta är särskilt viktigt när man arbetar vid de högre temperaturer som behövs för moderna blyfria lödningar. [ citat behövs ] Solida järn- och stålspetsar används sällan eftersom de lagrar mindre värme, leder den dåligt och rost kan bryta värmeelementet. [ citat behövs ]
Järnpläterade spetsar kan ha ett lager av nickel mellan kopparkärnan och järnytan. En ytterplätering av nickel-krom kan användas längre bak från spetsen, eftersom lod inte fäster bra vid detta material: detta undviker att lodet väter delar av spetsen där det skulle vara oönskat.
Vissa tips har en värmare och en termoelementbaserad temperatursensor inbäddad för att underlätta en mer exakt temperaturkontroll (t.ex. TS100 och T12).
Rengöring
När järnspetsen oxiderar och bränt flussmedel ansamlas på den, väter inte lod spetsen längre, vilket hindrar värmeöverföringen och gör lödning svår eller omöjlig; spetsar måste rengöras regelbundet vid användning. Sådana problem händer med alla typer av lod, men är mycket allvarligare med de blyfria lod som har blivit utbredda i elektronikarbeten, som kräver högre temperaturer än lod som innehåller bly. Exponerad järnplätering oxiderar; om spetsen hålls förtennad med smält lod hämmas oxidation. En ren ooxiderad spets förtenas genom att applicera lite lod och flussmedel.
En blöt liten svamp, ofta medföljande lödutrustning, kan användas för att torka av spetsen. För blyfritt lod kan en något mer aggressiv rengöring, med mässingsspån, användas. Lödflöde hjälper till att avlägsna oxid; ju mer aktivt flussmedel desto bättre rengöring, även om surt flussmedel som används på kretskort som inte rengörs noggrant orsakar korrosion. En spets som är rengjord men inte retinerad är känslig för oxidation.
Lödkolvspetsar är gjorda av en kopparkärna pläterade olika metaller inklusive järn. Kopparen används för värmeöverföring och de andra pläteringarna är för hållbarhet. Koppar korroderas mycket lätt och äter bort spetsen, särskilt vid blyfritt arbete; järn är det inte. Rengöringsspetsar kräver borttagning av oxid utan att skada järnplätering och utsätta kopparn för snabb korrosion. Användning av lod som redan innehåller en liten mängd koppar kan bromsa korrosion av kopparspetsar.
I fall av allvarlig oxidation som inte går att ta bort med skonsammare metoder, kan nötning med något hårt nog att ta bort oxid men inte så hårt att det repar järnplätering användas. En skurmaskin av mässingstråd, borste eller hjul på en bänkslip kan användas med försiktighet. Sandpapper och andra verktyg kan användas men kommer sannolikt att skada plätering.
Elektrostatisk urladdning
Alla lödkolvar är inte ESD-säkra.
Även om vissa tillverkares nätdrivna modeller är byggda med elementaxeln (och därmed spetsen) elektriskt ansluten till jord via strykjärnets nätkabel, kan andra modellers spetsar flyta vid godtyckliga spänningar om inte en extra jordledning används.
Wattal
Watttalet på lödkolven är en av de viktigaste faktorerna i en lödkolv. De flesta lödkolvar som används i elektroniken har en effekt på 20–60 watt.
Temperaturkontrollerade lödkolvar med högre watt (40 W–60 W) är bättre än lågeffektskolvar. Det betyder inte att temperaturkontrollerade lödkolvar med högre watttal tillför mer värme till lödfogen – det betyder helt enkelt att temperaturkontrollerade lödkolvar med högre wattstyrka har mer kraft tillgänglig för att värma lödfogen om det behövs.
Å andra sidan kan en lödkolv med låg effekt (20 W–30 W) tappa värme snabbare än den kan värma upp sig själv. Detta kan resultera i dåliga lödfogar, särskilt vid lödning av större lödfogar eller tjocka trådar.
Se även
- Lödstation
- Hårdlödning — Sammanfogning av metaller strukturellt genom användning av en legering med högre temperatur än lod
- ColdHeat — En resistiv "instant heat" lödkolv
- Lödpistol
- Svetsning — Smältning av två föremål som ska förenas med varandra